Ejercicio resuelto de Ácidos nucleicos · Biología · 2023

En relación con el ADN:
A) Describa su naturaleza química, indicando su estructura primaria, sus componentes y enlaces mediante los que se unen (1 punto).
B) Describa su estructura secundaria, indicando los enlaces que la estabilizan y los componentes unidos por dichos enlaces (0,6 puntos).
C) Describa las diferencias con respecto al ARN en cuanto a su composición química (0,4 puntos).

$\mathbf{\text{A)}}\mathbf{\text{Describa}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{naturaleza}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{mica,}}\mathbf{\text{indicando}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{estructura}}\mathbf{\text{primaria,}}\mathbf{\text{sus}}\mathbf{\text{componentes}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{enlaces}}\mathbf{\text{mediante}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{unen}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto).}}$

El ADN es un ácido nucleico, es decir, un polímero lineal cuyas unidades son los desoxirribonucleótidos.

Su estructura primaria es precisamente la secuencia de esos nucleótidos, el orden en que se suceden las bases a lo largo de la cadena, que es donde reside la información genética. Los nucleótidos se unen entre sí mediante enlaces fosfodiéster: el grupo fosfato esterifica a la vez el carbono $5^{\mathrm{\prime }}$ de su propia pentosa y el hidroxilo del carbono $3^{\mathrm{\prime }}$ de la pentosa siguiente. La cadena resultante tiene un esqueleto de azúcar y fosfato con polaridad definida, con un extremo $5^{\mathrm{\prime }}$ y otro $3^{\mathrm{\prime }}$ libres, y las bases proyectadas hacia fuera de ese esqueleto.

Cada desoxirribonucleótido consta de tres componentes: una pentosa, la desoxirribosa; una base nitrogenada, púrica (adenina o guanina) o pirimidínica (citosina o timina); y una molécula de ácido fosfórico. La base se une a la pentosa por un enlace N-glucosídico entre el carbono $1^{\mathrm{\prime }}$ del azúcar y un nitrógeno de la base, formando un desoxirribonucleósido, y el ácido fosfórico se une después al hidroxilo del carbono $5^{\mathrm{\prime }}$ mediante un enlace éster, con lo que se completa el nucleótido.

$\mathbf{\text{B)}}\mathbf{\text{Describa}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{estructura}}\mathbf{\text{secundaria,}}\mathbf{\text{indicando}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{enlaces}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{estabilizan}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{componentes}}\mathbf{\text{unidos}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{dichos}}\mathbf{\text{enlaces}}\mathbf{\text{(0,6}}\mathbf{\text{puntos).}}$

La estructura secundaria del ADN es la doble hélice descrita por Watson y Crick. Dos cadenas de polinucleótidos se enrollan en espiral dextrógira alrededor de un eje imaginario, con los esqueletos de azúcar y fosfato por fuera, en contacto con el agua, y las bases hacia el interior, apiladas y perpendiculares al eje. Las dos cadenas son antiparalelas, es decir, discurren en sentidos opuestos, $5^{\mathrm{\prime }}\to 3^{\mathrm{\prime }}$ una y $3^{\mathrm{\prime }}\to 5^{\mathrm{\prime }}$ la otra, y son complementarias.

Los enlaces que la estabilizan son los puentes de hidrógeno establecidos entre las bases nitrogenadas enfrentadas de una y otra cadena. El apareamiento es siempre específico: la adenina se empareja con la timina mediante dos puentes de hidrógeno, y la guanina con la citosina mediante tres. Una base púrica se aparea siempre con una pirimidínica, de modo que el diámetro de la hélice se mantiene constante en dos nanómetros. A los puentes de hidrógeno se suman, como fuerza estabilizadora, las interacciones hidrófobas de apilamiento entre las bases contiguas de una misma cadena.

$\mathbf{\text{C)}}\mathbf{\text{Describa}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{diferencias}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{respecto}}\mathbf{\text{al}}\mathbf{\text{ARN}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{cuanto}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{composici}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{mica}}\mathbf{\text{(0,4}}\mathbf{\text{puntos).}}$

$\text{Componente}$	$\text{ADN}$	$\text{ARN}$
Pentosa	Desoxirribosa	Ribosa
Base pirimidínica	Timina	Uracilo
Estructura habitual	Bicatenario, en doble hélice	Monocatenario

La primera diferencia es la pentosa: el ADN lleva desoxirribosa, que carece del grupo hidroxilo del carbono $2^{\mathrm{\prime }}$ que sí tiene la ribosa del ARN. Precisamente esa ausencia hace al ADN químicamente más estable, lo que resulta coherente con su función de archivo permanente de la información.

La segunda es la base pirimidínica: donde el ARN tiene uracilo, el ADN tiene timina, que es la misma base con un grupo metilo añadido. La adenina, la guanina y la citosina son comunes a los dos. Como consecuencia de la primera diferencia, el ADN forma una doble hélice estable, mientras que el ARN se presenta habitualmente como una cadena sencilla.